friend keyword 对于模板 并不只不过友元!!!
C++中的friend同意其它的类或者是函数訪问本类的不论什么成员。甚至是private成员,仅仅要该类声明其为友元。
但是,在有些情况下,并非同意外界訪问类的内部实现而使用友元。
这就是在 “模板定义” 与 “隐式类型转换” 之间的一个trick了。
首先,看一个简单的有理数的模板类。该类定义了有理数,而且实现有理数的乘法。
注:下述代码中,将operator*声明为非成员函数。是由于
“假设你须要对成员函数全部的參数(全部的,当然也就包含this指针啦)进行类型转换。那么将该函数声明为非成员函数”。
也就是说,仅仅有当參数位于參数列的时候,这个參数才是隐式类型装换的合格參与者。
updated:这里的參数列指的就是函数的形參列表!!!
可是类的成员函数的那个隐式參数(即this指针)不是隐式转换的合格參与者!。。
这对C++模板类相同适用。
在上述代码中。重载了 * 符号。用于计算两个有理数之间的乘法。
一个自然而然的道理,假设我们须要支持 有理数 * 自然数 ,这是一个无可厚非的要求。当我们才有以下的调用
Rational<int> a = Rational(1,2);
Rational<int> ret = a * 2;
在非模板类中。该函数会将2进行隐式类型转换为Rational对象。再进行乘积运算。
糟糕!编译不通过。在非模板类中这是非常正常的事,但是在模板类中却出现了问题.
简言之。编译器陷入了“纠结”的境界!!
。。
以下一一进行分析:
当编译器看到operator*的调用的时候。编译器不知道我们想要调用什么函数,由于编译器看到这个模板函数时。第一要做的就是将函数实例化出来,也就是要首先判断出T的类型,可是几经周折。发现不行。
首先。为了推导出T, 编译器对 * 调用的两个參数进行入手,分别为 Rational<int> 和 int, 由第一个參数能够非常easy的知道得到 T 为int。 可是在第二个实參呢,编译器怎么判断 T 的类型?? 你或许会说,此时编译器就应该使用 Rational<int> 的隐式构造函数 啊。
不就能够 推导出 T 的类型了吗。
可是。编译器绝不会这么做,由于在 模板实參 的推导过程其中是不会 考虑隐式转换的。
这是本文最重要的一句话。
因此,在面对这种实參推导 的问题是,friend 便出场了,因为 friend 能够在 模板类 中指明某个特定的函数。也就是说。在函数调用之前。声明该函数。那么在函数调用时,对应的类模板 就不再须要 依赖于 模板实參的推导了,而仅仅须要对这个友元函数进行參数推导就可以。
因此将operator * 声明为该类的友元之后。编译器的行为便不一样了。
类模板并不依赖于实參的推导(此时operator*函数仅仅是该类的一个模板友元函数)。由于此时的实參推导仅仅施行于该友元模板函数身上,所以编译器总是可以在Rational类实例化的时候得知T。
最最核心的一段话:
在onehalf 对象被定义的时候,Rational函数就被实例化了,对应的,它的友元函数 operator* 也就被实例化出来了,也就是说,此时的operator * 不再是一个模板函数了,那么 onehalf * 2 的时候,便是调用这个已经被实例化的函数了。于是乎。隐式类型转换便能够使用与參数推导了。
可是。另一个问题,便是链接时的问题了,此时,编译器知道我们要调用的是哪个函数了,可是如今那个函数仅仅是被声明在Rational类中,并没有实现它。 假设我们在Rational外部定义该函数,这是行不通的。
因此,仅仅在类定义体中声明该函数,假设不定义的话,连接器便会发出抱怨,找不到定义体。
(updated:这里该函数的定义必须由类定义负责,否则该函数就必须是如今类的外面,那么自然而然该函数就必须得是模板函数,那么參数推导又不起作用了。!!
因此必须定义在函数的内部。!!)
因此,将 operator* 声明为友元函数而且将实现定义在类中。
于是,正确的Rational模板类的定义为:
执行结果为:
大功告成!!
上述代码成功的实现了我们的功能!。!
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于是,在类模板定义时。出现了相同的话,假设 在编写一个类模板的时候,而 该类的与模板相关的函数 须要支持函数參数
隐式转换的时候,将该函数定义为模板类类中的friend函数。
updated:模板函数对于參数的类型推导是绝对不会考虑 “构造函数的隐式类型转换的”!
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这与一般的函数调用是不一样的。因此我们假设须要对函数的參数进行类型推导,那么就须要将该函数定义为非模板类型,这是编译器就会陷入两难的境界:
然而。对于一般的函数(非模板函数)。编译器是会进行參数推导的(包含调用non-explicit构造函数)!
。!
1在參数推导时使用隐式转换 2 为了让这个函数被具现化,我们又须要将它声明在模板类的内部!
!
friend!
!!!将函数的声明与定义均置于类内部。